2.4.1.7 Genregulation der Genaktivität bei Eukaryonten

Die Regulation der Proteinkonzentration findet überwiegend bei der Transkription statt. Bei Eukaryonten ist die Genregulation aber wesentlich komplexer als bei Prokaryonten und erst in einigen Fällen komplett aufgeklärt.

Die verschiedenen RNA-Polymerasen sind nicht von sich aus in der Lage eine Transkription zu starten. Vielmehr dienen mehrere kurze Sequenzen in der direkten Nachbarschaft eines Gens als Erkennungsstellen für an die DNA bindende Regulatorproteine, die allgemeinen Transkriptionsfaktoren. Die Bezeichnung "allgemein" bezieht sich darauf, daß sich diese Transkriptionsfaktoren an allen Promotoren, die von der RNA-Polymersae erkannt werden, anlagern. Allgemeine Transkriptionsfaktoren binden an die DNA und ermöglichen so der RNA-Polymerase die Anlagerung und deren Aktivierung.

Charakteristisch für eukaryontische Gene ist das Vorhandensein weiterer nichtcodierender regulatorischer Kontrollsequenzen. Sie werden Enhancer ("Verstärker") genannt. Vereinzelt wurden Regulationselemente nachgewiesen, die die Transkriptionsaktivität unterdrücken. Man nennt sie Slicer (engl. "Dämpfer"). Beide Typen von Kontrollsequenzen binden jeweils nach dem Schlüssel-Schloß-Prinzip ein Regulatorprotein, den spezifischen Transkriptionsfaktor. In den 1980ern wurde entdeckt, daß die Kontrollsequenzen, die Enhancer und die Slicer, einige tausend Nukleotidpaare vom Promotor und der codierenden Sequenz stromaufwärts oder stromabwärts entfernt liegen können.

Durch eine Schleifenbildung der DNA zwischen den Kontrollsequenzen und dem Promotor wird es möglich, daß so weit entfernt liegende DNA-Sequenzen Einfluß auf Transkriptionsrate nehmen. Der an die Kontrollsequenz gebundene spezifische Transkriptionsfaktor besitzt eine zweite Bindungsstelle. Mit dieser kann er entweder mit der RNA-Polymerase direkt oder einem der am Promotor gebundenen anderen allgemeinen Transkriptionsfaktoren in Kontakt treten. Durch diesen Kontakt kann die Aktivität der am Promotor gebundenen RNA-Polymerase entweder erhöht oder verringert werden. Die Effekte mehrerer spezifischer Transkriptionsfaktoren wirken zusammen und bestimmen so die Transkriptionsrate eines Gens.

Die Genaktivität wird also über differentielles Spleißen (Herausschneiden unterschiedlich langer Stücke aus der mRNA) in Abhängigkeit von den Milieubedingungen und über sog. Enhancer oder Slicer und allgemeine und spezifische Transkriptionsfaktoren reguliert.